1、第六节第六节 缓冲容量与缓冲溶液缓冲容量与缓冲溶液 的配制的配制一、缓冲容量一、缓冲容量（一）缓冲容量的概念（一）缓冲容量的概念 为了定量地表示缓冲溶液缓冲能力为了定量地表示缓冲溶液缓冲能力的大小，采用缓冲容量（也称缓冲指数的大小，采用缓冲容量（也称缓冲指数或缓冲值）或缓冲值）来衡量。来衡量。 定义：使定义：使1L或或1ml缓冲溶液的缓冲溶液的pH值改值改变一个单位所需加入一元强酸或一元变一个单位所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量（强碱的物质的量（mol或或mmol），），称为该缓冲溶液的缓冲容量。称为该缓冲溶液的缓冲容量。pHb式中式中b为单位体积缓冲溶液的为单位体积缓冲溶液的pH值改变值
2、改变pH 个单位时所加一元强酸或一元强碱个单位时所加一元强酸或一元强碱的物质的量。缓冲容量均为正值。通常缓的物质的量。缓冲容量均为正值。通常缓冲容量的单位为冲容量的单位为molL-1 pH-1 。例例2-6试求例试求例2-4中加强酸（中加强酸（HCl）或强碱或强碱（NaOH）时该缓冲溶液的缓冲容量。时该缓冲溶液的缓冲容量。1L0.005molb例例2-4的计算结果是：的计算结果是：pH=0.06代入（代入（210）式，）式， 得得11pHLmol0.0830.005/0.06解解： （1）加）加HCl时的缓冲容量：在时的缓冲容量：在1L缓缓 冲溶液中加入冲溶液中加入0.005mol的的HCl，
3、则则pHb1L0.005molb例例2-4的计算结果是：的计算结果是：pH=0.07代入（代入（210）式，得）式，得11pHLmol0.0710.005/0.07（2）加）加NaOH时的缓冲容量：在时的缓冲容量：在1L缓冲溶缓冲溶液中加入液中加入0.005mol NaOH，则：则：（二）影响缓冲容量的主要因素（二）影响缓冲容量的主要因素 1. 缓冲溶液总浓度缓冲溶液总浓度 当缓冲比一定时，缓冲当缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓度愈大，缓冲能力就愈大。在一定范溶液的总浓度愈大，缓冲能力就愈大。在一定范围内稀释时，缓冲容量也减小。围内稀释时，缓冲容量也减小。 2. 缓冲比缓冲比 当缓冲溶液的总浓度一
4、定时，若当缓冲溶液的总浓度一定时，若共轭碱共轭碱共轭酸共轭酸= 1，则缓冲容量最大。此时，则缓冲容量最大。此时，溶液的溶液的 pH= pKa 。缓冲比离缓冲比离 1愈远，愈远，pH 值偏离值偏离pKa愈远，缓冲容量愈小。愈远，缓冲容量愈小。 实验和计算表明，当缓冲比在实验和计算表明，当缓冲比在110和和101之间时，即溶液的之间时，即溶液的pH值在值在pKa-1和和pKa+1之间时，之间时，溶液具有较大的缓冲能力。在化学上把具有缓冲溶液具有较大的缓冲能力。在化学上把具有缓冲作用的作用的 pH 值范围，即值范围，即pH=pKa1称为缓冲溶液称为缓冲溶液的缓冲范围。表的缓冲范围。表 2-2 列出的
5、是几种常用缓冲溶液列出的是几种常用缓冲溶液中共轭酸的中共轭酸的pKa及缓冲系的缓冲范围。及缓冲系的缓冲范围。缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成作为弱酸的作为弱酸的pKa缓冲范围缓冲范围HCl-KClH2C8H4O4(邻苯二甲酸邻苯二甲酸)-NaOHKHC8H4O4(邻邻-苯二甲酸氢钾苯二甲酸氢钾)-NaOHHAcNaAcKH2PO4 Na2HPO4H3BO3 NaOHNaHCO3 Na2CO3强电解质强电解质2.9(pKa1)5.4(pKa2)4.757.2 (pKa2)9.210.3 (pKa2)1.22.22.2 4.04.0 5.83.7 5.65.8 8.08.0 10.09.2 11.0二
6、、缓冲溶液的配制二、缓冲溶液的配制 配制一定配制一定pH值的缓冲溶液，应按下列值的缓冲溶液，应按下列原则和步骤进行：原则和步骤进行： （1）选择适当的缓冲对，使所选缓冲）选择适当的缓冲对，使所选缓冲对中共轭酸的对中共轭酸的 pKa 与欲配制的缓冲溶液与欲配制的缓冲溶液的的pH值尽可能相等或接近，偏离的数值值尽可能相等或接近，偏离的数值不应超过缓冲溶液的缓冲范围。不应超过缓冲溶液的缓冲范围。 例如，配制例如，配制 pH值为值为4.8的缓冲溶液，可的缓冲溶液，可选择选择HAc-NaAc缓冲对，因为缓冲对，因为HAc的的pKa=4.75。又如配制又如配制pH值为值为5.2的缓冲溶的缓冲溶液，应选择液
7、，应选择KHC8H4O4-KNaC8H4O4缓冲缓冲对，因为对，因为KHC8H4O4的的pKa=5.4，与欲配与欲配制缓冲溶液的制缓冲溶液的pH值值(5.2)最接近。最接近。（2）要有一定的总浓度，）要有一定的总浓度， 一般在一般在0.05molL-10.20molL-1 之间较宜，之间较宜， 其相应的其相应的值在值在0.010.1之间之间。（3）为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应）为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应尽量使缓冲比接近于尽量使缓冲比接近于1。实际工作，常常使用相。实际工作，常常使用相同浓度的共轭酸、碱溶液配制。设缓冲溶液的同浓度的共轭酸、碱溶液配制。设缓冲溶液的总体积为总体积
8、为V总总，共轭酸的体积为，共轭酸的体积为VHB、共轭碱的体共轭碱的体积为积为VB-，混合前共轭酸、碱的浓度均为混合前共轭酸、碱的浓度均为c，则：则：总B总HBVB VHBVcVc利用此式，只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制利用此式，只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制缓冲溶液。缓冲溶液。HBBHBBVVlgpKapH/V/VlgpKapH总总VcVc代入（代入（28）式，得）式，得代入（代入（2.11）式，得）式，得ml10095. 4pH 4.75pKaBHBVV例例2-7用用0.10molL-1 HAc和和0.10molL-1NaAc溶液溶液配制配制pH=4.95的缓冲溶液的缓冲溶液100ml，
9、计算所需两溶计算所需两溶液的体积。液的体积。解：已知：解：已知：HB=B-=0.10molL-1BBBB10058. 1100lg75. 495. 4VVVV即取即取0.10molL-1HAc38.8ml和和0. 10molL-1NaAc61.2ml混合可得混合可得pH=4.95的缓冲液的缓冲液100ml。(ml)8 .382 .61100ml2 .61HBBVV故故 另外，也常采用在一定量的弱酸溶液中，加另外，也常采用在一定量的弱酸溶液中，加入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸的入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸的共轭碱）的方法，必须明确两个问题：共轭碱）的方法，必须明确两个问题：
10、（1）弱酸的物质的量（）弱酸的物质的量（ mol或或mmol）必须多于必须多于强碱的物质的量（强碱的物质的量（ mol或或 mmol ）。）。（2）反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的物质的量，也等于生成的共轭碱的物质的量，这物质的量，也等于生成的共轭碱的物质的量，这样剩余的弱酸与生成的共轭碱组成缓冲对。样剩余的弱酸与生成的共轭碱组成缓冲对。 例例2-8现欲配制现欲配制pH=5.0的缓冲溶液，试计算的缓冲溶液，试计算在在50ml 0.10molL-1HAc溶液中加入溶液中加入0.10molL-1的的NaOH溶液多少毫升？溶液多少毫升？解：设需加入的解：设需加
11、入的NaOH溶液为溶液为xml，则加入则加入 NaOH的物质的量为的物质的量为0.10 x(mmol)，生生 成的成的NaAc的物质的量也是的物质的量也是0.10 x(mmol)， 那么，全部中和那么，全部中和NaOH后剩余的后剩余的HAc的的 物质的量为物质的量为(0.10500.10 x)(mmol)。ml00.325078. 150lg25. 010. 05010. 010. 0lg75. 400. 5xxxxxxx已知：已知：pKa=4.75 pH=5.00代入（代入（29）式，得）式，得所以，在所以，在50ml 0.10molL-1HAc溶液溶液中中加入加入32.00ml 0.10mol L-1NaOH溶液，溶液，即即可得到可得到pH=5.00的缓冲溶液。的缓冲溶液。应该指出，用缓冲方程式计算得到应该指出，用缓冲方程式计算得到pH值与实验测得的值与实验测得的pH值是稍有差异的，可用值是稍有差异的，可用pH计进行校正。计进行校正。 配制缓冲溶液也可按照现成的配方进配制缓冲溶液也可按照现成的配方进行配制，在医学上广泛使用的缓冲溶液的行配制，在医学上广泛使用的缓冲溶液的配方列于表配方列于表2-3和表和表2-4，以便参考使用。，以便参考使用。
